Đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 11 (57)

A
B
C
U
R
0
+
_-
_-

_-
φ
φ
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỒNG THÁP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG THPT THÀNH PHỐ CAO LÃNH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ
MÔN VẬT LÝ
Câu 1 (3 điểm ): Cơ học
Một cái nêm có khối lượng 2m, có dạng ABCD như hình vẽ, góc θ
1
= 30
0
,
góc θ
2
= 45
0
, có thể trượt không ma sát trên mặt sàn ngang. Vật nhỏ khối
lượng m bắt đầu trượt không ma sát trên mặt nêm AB và BC từ đỉnh A
không vận tốc đầu.
a.Xác định gia tốc của nêm?

b.Biết AB = BC = 0,5m. Xác định quãng đường mà nêm trượt được từ
khi vật m bắt đầu trượt từ A đến C?
Câu 2 (3 điểm ): Nhiệt
Một mol chất khí lí tưởng thực hiện chu trình biến đổi sau đây: từ trạng thái 1 với áp suất p
1
= 10
5
Pa, Nhiệt độ
T
1
= 600K, giãn nở đẳng nhiệt đến trạng thái 2 có p
2
= 2,5 .10
4
Pa, rồi bị nén đẳng áp đến trạng thái 3 có T
3
= 300K rồi bị nén đẳng nhiệt đến trạng thái 4 và trở lại trạng thái 1 bằng quá trình đẳng tích.
a) Tính các thể tích V
1
, V
2
, V
3
và áp suất p
4
. Vẽ đồ thị chu trình trong tọa độ p,V (Trục hoành V, trục tung p)
b) Chất khí nhận hay sinh bao nhiêu công, nhận hay tỏa bao nhiêu nhiệt lượng trong mỗi quá trình và trong cả
chu trình?
Cho biết: R = 8,31 J/mol.K ; nhiệt dung mol đẳng tích
2

5R
C
V
=
; công 1 mol khí sinh trong quá trình giãn nở
đẳng nhiệt từ thể tích V
1
đến thể tích V
2
là: A =R.T.Ln(
1
2
V
V
)
Câu 3 (3 điểm ): Tĩnh điện – Dòng điện một chiều
Cho mạch điện như hình vẽ. Biến trở AB là 1 dây đồng chất, dài l = 1,3m, tiết diện S = 0,1mm
2
,
điện trở suất
ρ
= 10
- 6
m
Ω
.U là hiệu điện thế không đổi. Nhận thấy khi con chạy ở các vị trí cách đầu A hoặc
đầu B những đoạn như nhau bằng 40cm thì công suất toả nhiệt trên biến trở là như nhau. Xác định R
0
và tỉ số
công suất tỏa nhiệt trên R

0
ứng với 2 vị trí của C?
Câu 4 (3 điểm ): Dao động điều hòa
m
θ
1
θ
2
Một thanh đồng chất AB = 2L, momen quán tính I =
3
1
mL
2
đối với trục vuông góc với thanh và qua trọng tâm
C của thanh. Thanh trượt không ma sát bên trong nửa vòng tròn tâm O bán kính R =
3
32L
. Chứng minh thanh
dao động điều hòa? Tìm chu kỳ dao động của thanh?
Câu 5 (3 điểm ): Dòng điện xoay chiều.
Cho mạch điện như hình vẽ:Một điện trở thuần R,một tụ điện
C,hai cuộn cảm lí tưởng L
1
= 2L, L
2
= L và các khóa K
1
,K
2
(R

K
= 0) được mắc vào một nguồn điện không đổi (có suất
điện động
ε
,điện trở trong r = 0).Ban đầu K
1
đóng, K
2
ngắt.
Sau khi dòng điện trong mạch ổn định, người ta đóng K
2
, ngắt
K
1
. Tính hiệu điện thế cực đại ở tụ và I
L2
max. ?
Câu 6 ( 3điểm ): Quang hình học
Một vật sáng AB được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ tiêu cự 20cm. Sau thấu kính người ta
đặt một màn E cố định, cách vật 92cm. Giữa vật AB và thấu kính người ta đặt một bản mặt song song có bề dày
6cm vuông góc với trục chính. Khi di chuyển thấu kính trong khoảng giữa bản mặt song song và màn người ta
thấy có hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét thên màn, hai vị trí này cách nhau 30cm.
1) Xác định chiết suất của bản mặt.
2) Giữ vật và màn cố định, bây giờ bản mặt song song được đặt sau thấu kính, người ta tịnh tiến bản mặt
song song trong khoảng giữa vật và màn cũng nhận thấy rằng có hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét
trên màn. Xác định hai vị trí này.
Câu 7 ( 2 điểm ): Phương án thực hành.
Làm thế nào xác định hệ số ma sát của một thanh trên một mặt phẳng nghiêng mà chỉ dùng một lực kế(hình
vẽ)?Biết độ nghiêng của mặt phẳng là không đổi và không đủ lớn để cho thanh bị trượt.
HẾT

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỒNG THÁP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG THPT THÀNH PHỐ CAO LÃNH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
ĐÁP ÁN
Câu 1 (3 điểm ): Cơ học
Một cái nêm có khối lượng 2m, có dạng ABCD như hình vẽ, góc θ
1
= 30
0
, góc θ
2
= 45
0
, có thể trượt không ma
sát trên mặt sàn ngang. Vật nhỏ khối lượng m bắt đầu trượt không ma sát trên mặt nêmAB và BC từ đỉnh A
không vận tốc đầu.
a.Xác định gia tốc của nêm?
b.Biết AB = BC = 0,5m. Xác định quãng đường mà nêm trượt được từ khi vật m bắt đầu trượt từ A đến C?
Đáp án
Câu Lời giải Điểm
1 3 đ
a.Trên đoạn AB, vật có gia tốc
'
1
a

.
+ Áp dụng định luật II Niutơn chiếu lên AB :
mgcosθ
1
+ F

q
sinθ
1
= m
'
1
a
⇒
'
1
a
= gcosθ
1
+ a
1
sinθ
1
(1)
+ Gia tốc của vật m đối với mặt đất theo phương ngang là :
'
1
a
x
- a
1
=
'
1
a
sinθ

1
- a
1
+ Theo phương ngang, đối với hệ :
m(
'
1
a
x
- a
1
) – 2ma
1
= 0

⇒
'
1
a
sinθ
1
= 3a
1
(2)
Từ (1) và (2)
⇒
a
1
=
2

1
2
1
/57,1
)sin3(2
2sin
sm
g
=
−
θ
θ
+ tương tự khi vật trượt trên BC :
a
2
=
2
2
2
2
/2
)cos3(2
2sin
sm
g
=
−
θ
θ
b. Gọi quãng đường nêm trượt là S, độ dịch chuyển của vật theo phương ngang là

S’
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng theo phương ngang :
m(S’-S) – 2mS = 0

⇒
S =
3
1
S’ =
3
1
DC =
3
1
(ABsinθ
1
+BCcosθ
2
)
≈
0,2m
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỒNG THÁP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG THPT THÀNH PHỐ CAO LÃNH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
ĐÁP ÁN

Câu 2 (3 điểm ): Nhiệt
Một mol chất khí lí tưởng thực hiện chu trình biến đổi sau đây: từ trạng thái 1 với áp suất p
1
= 10
5
Pa, Nhiệt độ
T
1
= 600K, giãn nở đẳng nhiệt đến trạng thái 2 có p
2
= 2,5 .10
4
Pa, rồi bị nén đẳng nhiệtt đến trạng thái 3 có T
3

= 300K rồi bị nén đẳng nhiệt đến trạng thái 4 và trở lại trạng thái 1 bằng quá trình đẳng tích.
a) Tính các thể tích V
1
, V
2
, V
3
và áp suất p
4
. Vẽ đồ thị chu trình trong tọa độ p,V (Trục hoành V, trục tung p)
b) Chất khí nhận hay sinh bao nhiêu công, nhận hay tỏa bao nhiêu nhiệt lượng trong mỗi quá trình và trong cả
chu trình?
Cho biết: R = 8,31 J/mol.K ; nhiệt dung mol đẳng tích
2
5R

C
V
=
; công 1 mol khí sinh trong quá trình giãn nở
đẳng nhiệt từ thể tích V
1
đến thể tích V
2
là:
A =R.T.Ln(
1
2
V
V
)
ĐÁP ÁN
a) Áp dụng phương trình trạng thái tìm được:
V
1

≈
0,05m
3
V
2
= 0,2 m
3
V
3
= 0,1 m

3
p
4
= 5.10
4
Pa
………………………………….(0,25đ)
Đồ thị như hình vẽ:
b) *Quá trình 1 -2 : T = const 
∆
U = 0 : Nhiệt
nhận được bằng công sinh ra
Q
1
= A
1
= R T Ln
1
2
V
V
≈
6912J……………………………………………………………(0,5đ)
*Quá trình 2 – 3 :
∆
U = C
v
.
∆
T =

2
5
R(T
3
– T
2
) = - 6232,5 J………………….(0,25đ)
Khí nhận công A
2
:
A
2
= p
2
(V
3
– V
2
) = - 2500J …………………………………(0,5đ)
Khí tỏa nhiệt Q
2
:
Q
2
=
∆
U
2
+ A
2

= - 8732,5 J ……………………………….(0,25đ)
*Quá trình 3 – 4 :
∆
U
3
= 0
Khí nhận công và tỏa nhiệt:
Q
3
= A
3
= R T Ln
3
4
V
V
= - 1728J…………………………… (0,25đ)
*Quá trình 4 -1 : V = const
⇒
A
4
= 0
Khí nhận nhiệt:
Q
4
=
∆
U
4
= C

v
.
∆
T = 6232,5 J ………………………… (0,25đ)
*Vậy trong cả chu trình thì:
- Khí nhận nhiệt:
Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
= 2684 J …………

……………(0,25đ)
- Khí sinh công :
A = A
1
+ A
2
+ A
3
= 2684J …… …………

………………(0,25đ)
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỒNG THÁP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
A
B

C
U
R
0
+
_-
_-

_-
φ
φ
TRƯỜNG THPT THÀNH PHỐ CAO LÃNH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
ĐÁP ÁN
Câu 3: (3 ñieåm)
Cho mạch điện như hình vẽ. Biến trở AB là 1 dây đồng chất, dài l = 1,3m, tiết diện S = 0,1mm
2
, điện
trở suất
ρ
= 10
- 6
m
Ω
.U là hiệu điện thế không đổi. Nhận thấy khi con chạy ở các vị trí cách đầu A hoặc đầu B
những đoạn như nhau bằng 40cm thì công suất toả nhiệt trên biến trở là như nhau. Xác định R
0
và tỉ số công
suất tỏa nhiệt trên R
0
ứng với 2 vị trí của C?

Caâu 3 : (3 ñieåm)
Gọi R
1
, R
2
là điện trở của biến trở ứng với 2 vị trí trên của con chạy C; R là điện trở toàn phần của biến trở:
RR
13
4
1
=
RR
13
9
2
=
……………………………………………(0,5 ñ)
P
1
= P
2

⇔
2
20
1
10
)()( R
RR
U

R
RR
U
+
=
+
…………………………………….(0,5 ñ)
è R
0
=
RRR
13
6
21
=
………………………………………………………(0,5 ñ)
Gọi I
1
, I
2
là cường độ dòng điện qua R
0
trong 2 trường hợp trên
R
U
RR
U
I
10
13

10
1
=
+
=
R
U
RR
U
I
15
13
20
2
=
+
=
…………(0,5 ñ)
è I
1
= 1,5I
2
………………………………………………………………….(0,5 ñ)
è
25,2
2
1
=
P
P

…………………………………………………………………(0,5 ñ)
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỒNG THÁP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG THPT THÀNH PHỐ CAO LÃNH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
ĐÁP ÁN
Câu 4 (3 điểm ): Dao động điều hòa
Một thanh đồng chất AB = 2L, momen quán tính I =
3
1
mL
2
đối với trục vuông góc với thanh và qua trọng tâm
C của thanh. Thanh trượt không ma sát bên trong nửa vòng tròn tâm O bán kính R =
3
32L
. Chứng minh thanh
dao động điều hòa? Tìm chu kỳ dao động của thanh?
4 3 đ
+ Ta có : cos
CAO
ˆ
=
2
3
2
==
R
AB
R
AC

⇒
OC =
2
R
+ Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng , gốc thế năng tại O :

2
1
mv
2
+
2
1
Iθ’
2
- mg
2
R
cosθ = const
Mà v =
2
R
θ’ và I =
3
1
mL
2
=
4
2

mR
⇒
m
4
2
R
θ’
2
- mg
2
R
cosθ = const
+ Lấy đạo hàm 2 vế và xét góc nhỏ, ta được :
0sin'.
2
"'.
2
2
=+
θθθθ
mgRmR
⇒
R.
"
θ
+ g.
θ
= 0
⇒
"

θ
+
R
g
θ = 0 : Vật dao động điều hòa.
Đặt
R
g
=
2
ω

⇒
R
g
=
ω

⇒
T = 2
g
R
π
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỒNG THÁP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

P

θ
1
TRƯỜNG THPT THÀNH PHỐ CAO LÃNH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
ĐÁP ÁN
Câu 5: ( 3điểm)
Cho mạch điện như hình vẽ:Một điện trở thuần R,một tụ điện C,hai
cuộn cảm lí tưởng L
1
= 2L, L
2
= L và các khóa K
1
,K
2
(R
K
= 0) được
mắc vào một nguồn điện không đổi (có suất điện động
ε
,điện trở
trong r = 0).Ban đầu K
1
đóng, K
2
ngắt. Sau khi dòng điện trong
mạch ổn định, người ta đóng K
2
, ngắt K

1
. Tính hiệu điện thế cực đại
ở tụ và I
L2
max. ?
Giải:(3điểm)
+K
1
đóng, K
2
ngắt, dòng điện ổn định qua L
1
:
R
I
ε
=
0
K
1
ngắt, K
2
đóng: Vì 2 cuộn mắc song song
u
L1
= u
L2
= u
AB
==> - 2L (i

1
– I
0
) = Li
2

⇔
2L (I
0
– i
1
) =Li
2
(1) (0,5)đ

222
2
2
2
2
2
2
2
1
2
0
CU
LiLi
LI
++=

(2) (0,5)đ
I
C
= i
1
– i
2

⇒
U
Cmax

⇔
I
C
= 0
⇔
i
1
= i
2
= I (3) (0,25)đ
(2) và (3)
⇒
22
0
2
2
2
1

2
0
2
0
3222 LILILiLiLICU −=−−=
(0,25)đ
(1)
⇒
LILiLiLI 322
120
=+=

⇒

3
2
0
I
I =
(0,25)đ

⇒

C
L
RC
L
IULICU
3
2

3
2
3
2
00
2
0
2
0
ε
==⇒=
(0,25)đ
+Khi tụ điện phóng hết điện thì I
1
và I
2
cực đại
22
2
2
2
2
max2
2
max1
2
0
LILILI
+=
(4) (0,25)đ

(1)
⇒
2L (I
0
– I
1max
) = LI
2max
⇒
I
0
– I
1max
=
2
1
I
2max
(5) (0,25)đ
(4)
⇒

2
max2
2
max1
2
0
22 LILILI +=
⇒

2
max2
2
max1
2
0
22 III +=

⇒

2
max2max10max10
))((2 IIIII =+−

⇒
I
0
+ I
1max
= I
2max
(6) (0,25)đ
(5)(6)
⇒
I
2max
=
0
3

4
I
=
R3
4
ε
(0,25)đ

===================
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỒNG THÁP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG THPT THÀNH PHỐ CAO LÃNH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
ĐÁP ÁN ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ
MÔN VẬT LÝ
Câu 6 ( 3điểm ): Quang hình học
Một vật sáng AB được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ tiêu cự 20cm. Sau thấu kính người ta
đặt một màn E cố định, cách vật 92cm. Giữa vật AB và thấu kính người ta đặt một bản mặt song song có bề dày
6cm vuông góc với trục chính. Khi di chuyển thấu kính trong khoảng giữa bản mặt song song và màn người ta
thấy có hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét thên màn, hai vị trí này cách nhau 30cm.
3) Xác định chiết suất của bản mặt.
4) Giữ vật và màn cố định, bây giờ bản mặt song song được đặt sau thấu kính, người ta tịnh tiến bản mặt
song song trong khoảng giữa vật và màn cũng nhận thấy rằng có hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét
trên màn. Xác định hai vị trí này.
ĐÁP ÁN
a)Gọi :
L: khoảng cách A
1
A
2
.
l: khoảng cách giữa 2 vị trí thấu kính.

l = 30cm.
⇒
−
=
L
lL
f
4
22
L
2
– 4Lf – l
2
= 0
⇔
L
2
– 80L – 900 = 0
L = 90cm

⇒
L = - 10cm ( Loại )
⇒
A
1
A
2
= 90cm
……………………………….……………………… (0,5đ)
Theo đề AA

2
= 92cm
⇒
Độ dời ảnh qua bản:
AA
1
= AA
2
- A
1
A
2
= 92 – 90 = 2cm…………………………………………………(0,5đ)
AA
1
=

)
1
1(
n
e −
⇒
n
1
= 1 -
e
AA
21
=

e
AAe
1
−
⇒
5,1
26
6
=
−
=n
……………………………………………………….(0,5đ)
b)
Sơ đồ tạo ảnh:
AB
→
TK
A
’
1
B
’
1
 →
BMSS
A
’
2
B
’

2
d
1
d’
1
d
2
d’
2
A’
1
A’
2
=
)
1
1(
n
e −

2cm
⇔
A
’
1
B
’
1
luôn cách màn 2cm
⇒

Khoảng cách ảnh – vật AA’
1
qua
thấu kính là
AA’
1
= 92 – 2 =
90cm……………………………………… (0,5đ)
⇔
d’
1
+ d
1
= 90 cm (1)
…………………………………… (0,5đ)
Ta có:
1
'
1
111
d
d
f
+=
(2)
(1) và (2)
⇒
d
1
= 30cm

d
2
= 60cm
Vậy thấu kính ở vị trí cách vật 30cm hoặc 60cm……………………… (0,5đ)
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỒNG THÁP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG THPT THÀNH PHỐ CAO LÃNH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
ĐÁP ÁN ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ
MÔN VẬT LÝ
Câu 7 (2 điểm ): Thực hành.
Làm thế nào xác định hệ số ma sát của một thanh trên một mặt phẳng nghiêng mà chỉ dùng một lực kế(hình
vẽ)?Biết độ nghiêng của mặt phẳng là không đổi và không đủ lớn để cho thanh bị trượt.
Đáp án câu 7:Thực hành.
Để thanh chuyển động lên đều: F
L
=
µ
Pcos
α
+ Psin
α
(1). (0,25đ)
Để thanh chuyển động xuống đều: F
X
=
µ
Pcos
α
- Psin
α
(2). (0,25đ)

(1) và (2) è sin
α
=
P
FF
XL
2
−
; cos
α
=
P
FF
XL
2
+
èsin
2
α
+ cos
2
α
= 1. (2
×
0,25đ)
è(
P
FF
XL
2

−
)
2
+ (
P
FF
XL
2
+
)
2
= 1 (0,5đ)
è
µ
=
( )
2
2
4
XL
XL
FFP
FF
−−
+
(0,5đ)
Đo F
L
, F
X

, P bằng lực kế và sử dụng công thức trên để suy ra
µ
===================